Реки США переносят наносы короткими мощными импульсами: срок сброса сократился с 69 до 50 дней
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
После сильного дождя реки обычно мутнеют: потоки уносят песок, ил и почву. Однако анализ движения наносов по 175 рекам США за почти 40 лет показал, что многие реки больше не отдают осадок равномерно в течение года. Об этом сообщает издание Phys.org.
Исследование, опубликованное в Communications Earth & Environment, провели специалисты Virginia Tech — Admin Husic, доцент кафедры гражданского и экологического строительства, и Nishchal Sigdel. Они обнаружили, что значительная часть наносов сбрасывается во время небольшого числа всё более интенсивных штормов. Это меняет условия для питьевой воды, водных экосистем и инфраструктуры.
Наносы формируют пляжи и болота, создают среду обитания для рыб, переносят питательные вещества и заполняют водохранилища. Одновременно они засоряют водозаборы и определяют, как быстро изнашиваются мосты, плотины и судоходные каналы. Инженеры давно знали правило: 90% наносов река переносит за 10% времени, но данных о том, меняется ли эта закономерность, не было.
Традиционный мониторинг основан на редких пробах воды, которые берут несколько дней в году — обычно не в самые сильные штормы. Поэтому исследователи использовали миллионы высокочастотных измерений мутности и обучили модели глубокого обучения восстанавливать ежедневное движение наносов с 1985 года. Получился первый общенациональный набор данных, показывающий не только объём, но и сроки переноса.
Реки становятся более «импульсивными». В 1985 году типичной реке требовалось около 69 дней, чтобы перенести 90% годового объёма наносов, а к 2023 году этот срок сократился до 50 дней. Крупные выбросы наносов перегружают системы водоочистки, ускоряют заполнение водохранилищ, разрушают среду обитания и усиливают эрозию.
Наряду с этим они несут питательные вещества, провоцирующие вредоносное цветение водорослей, и оставляют менеджерам водных ресурсов меньше времени на реагирование. Только у 15% рек выросли и общий объём наносов, и концентрация переноса. Часть рек несёт больше осадка каждый год, другие — столько же, но короткими экстремальными событиями.
Более сильные дожди оказались главным предиктором роста общего объёма наносов. Уплотнение сроков переноса связано с изменением землепользования — урбанизацией и потерей лесов. Дороги, крыши и парковки ускоряют поступление воды в ручьи, поэтому осадок может перемещаться за считанные часы; сильнее всего изменения заметны на малых водосборах в зонах активной застройки.
Второе исследование Husic и Chugiang Chen, также опубликованное в Communications Earth & Environment, показало, что по всей территории США осадки быстрее превращаются в речной сток из-за более интенсивных ливней, урбанизации и вырубки лесов. Вместе работы говорят о том, что американские реки становятся уязвимее к штормам и переносят и воду, и наносы короткими мощными импульсами.
По словам Husic, десятилетиями реками управляли как бухгалтеры, считая годовые итоги, но запись переноса наносов показывает, что сроки не менее важны. Чтобы защитить питьевую воду, мосты и экосистемы в эпоху активного развития и сильных штормов, нужно управлять теми самыми интенсивными днями, когда происходит основная работа.
